预制混凝土护坡砌块的质量状况和性能检验

郑冬保

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院 蚌埠 233000）

预制混凝土护坡砌块的质量状况和性能检验

郑冬保

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院 蚌埠 233000）

预制混凝土护坡砌块已广泛应用于工程护坡，为了解其质量现状，摸索其性能检验方法，文章通过对试验过程和数据的统计分析，对预制混凝土护坡砌块的质量状况进行总结，探究科学的检验手段。

预制混凝土 护坡 砌块 检验 质量

1 概述

预制混凝土护坡砌块产品标准的欠缺导致其没有统一的性能指标和技术要求，工程实际应用中无章可循，质量控制随意性较大。为了调查研究预制混凝土护坡砌块产品的技术性能和检验方法的合理性、科学性，保证不同产品性能对比的一致性，进行广泛的采样和大量的试验研究，对成果进行统计，总结预制混凝土护坡砌块的性能现状，对寻求科学统一的检验方法进行阐述和探讨。

2 物理性能试验

2.1 试验内容

预制混凝土护坡砌块物理性能试验项目包括：抗压强度、抗折强度、体积密度、吸水率、慢冻试验、快冻试验。

2.2 试样采集

为了保证预制混凝土护坡砌块试样具有广泛的代表性，共筹集了5家生产单位的砌块试样，5家单位分布于全国不同的地区，共有8种不同规格类型的砌块试样，确认接收后分别进行了编号，依次按生产单位及规格类型区分编号为 1#～8#。

2.3 试件分布和标记

制作试件时，在同一砌块上尽量制作出用于同一试验项目的各种尺寸的试件，即力求使每种尺寸的试件都能分布到同一砌块上。对于同一规格类型（即上述2.2条中同一编号）的试样，对每一砌块进行了编号标记，以示区分。对从同一砌块上制取的同种尺寸的试件，按照试件的个数进行编号标记。从而，对于同一尺寸的试件，每个试件都有唯一的三级编号。例如：编号为“2-2-2”尺寸为160mm×80mm×40mm的长方体试件，表示从规格类型编号为2的第2个砌块上制取的第2个160mm×80mm×40mm的长方体试件。

2.4 试验结果

（1）8种试样的40mm×40mm×40mm立方体抗压强度平均值范围为18.6～51.3MPa。

（2）8种试样的抗折强度平均值范围为5.1～8.8MPa，单组抗折强度最小为4.5MPa，最大为9.4MPa。

（3）8种试样的干燥体积密度平均值范围为2037～2235kg/m3，单组干燥体积密度最小为1999kg/m3，最大为2257kg/m3。仅有3#和5#试样的160mm×80mm×40mm试件干燥体积密度平均值超过2200kg/m3。

5种试样的自然干燥体积密度平均值范围为2159～2290kg/m3。

（4）8种试样的吸水率平均值范围为2.9%～7.2%，单组吸水率最小为2.0%，最大为7.4%。

（5）慢冻试验冻融循环次数均达到和超过100次。

（6）快冻试验结果：160mm×40mm×40mm试件：1#、2#、6#、8#试样的快冻冻融循环次数均小于25次，4#试样位于25～50次，7#试样位于50～75次，3#和5#试样均达到75次。8种试样冻融循环次数最大达到75次，最小的不到25次。

400mm×100mm×100mm试件：8#试样的快冻冻融循环次数位于25～50次，2#试样达到50次，7#试样位于75～100次。

从2#、7#和8#试样的快冻冻融循环次数可以看出，同一试样400mm×100mm×100mm试件比160mm×40mm×40mm试件的冻融循环次数约高25次。

3 试验结果统计分析和试件规格确定

3.1 抗压强度

试验采用的4种尺寸试件中，有100mm×100mm×100mm的立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件分别在普通混凝土抗压强度试验方法和芯样强度试验方法中被采用。为了使各种尺寸试件的结果与常规概念的混凝土性能指标具有可比性，找出结果换算系数，对实体2#、8#试样进行了大量试件的抗压强度试验。

以 R40、R160、R100、R150和 Rφ100分别表示 40mm×40mm×40mm立方体试件、160mm×80mm×40mm长方体试件、100mm×100mm×100mm立方体试件、标准150mm×150mm×150mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件抗压强度，其中 R40=0.8782R100、R160=0.6172R100、Rφ100=0.9015R100，而普通混凝土抗压强度试验方法中R100×0.95=R150，将R100等量 代 换 可 得 到 R150=R40×（0.95/0.8782）=1.0818R40，R150=R160×（0.95/0.6172）=1.5392R160，R150=Rφ100×（0.95/0.9015）=1.0538Rφ100。即 40mm×40mm×40mm立方体试件、160mm×80mm×40mm长方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件抗压强度值尺寸换算系数分别为1.0818、1.5392和1.0538。Φ100mm×100mm芯样试件抗压强度值尺寸换算系数1.0538与相关标准中1.0很接近，保留两位小数为1.05，40mm×40mm×40mm立方体试件和160mm×80mm×40mm长方体试件抗压强度值尺寸换算系数保留两位小数分别为1.08和1.54。

鉴于大部分国内标准中抗压强度试验均采用立方体或圆柱体试件，所以160mm×80mm×40mm长方体试件不宜采用。总之，对于不能制作出100mm×100mm×100mm、标准150mm×150mm×150mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件中任何一种的砌块试样，推荐抗压强度试件为40mm×40mm×40mm立方体试件，抗压强度值尺寸换算系数为1.08；对于能够制作出100mm×100mm×100mm、标准 150mm×150mm×150mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件中任何一种的砌块试样，采用Φ100mm×100mm芯样试件时抗压强度值尺寸换算系数为1.05，100mm×100mm×100mm、标准 150mm×150mm×150mm立方体试件抗压强度试验按普通混凝土抗压强度试验方法中规定执行。

3.2 抗折强度

在此次试验采用的3种尺寸试件中，仅有400mm×100mm×100mm的长方体试件在普通混凝土抗折强度试验方法中被采用。为了使各种尺寸试件的结果与常规概念的混凝土性能指标具有可比性，找出结果换算系数，绘出实体2#试样的160mm×40mm×40mm长方体试件与400mm×100mm×100mm长方体试件抗折强度的关系如图1所示。1#～7#试样的 160mm×40mm×40mm长方体试件与160mm×80mm×40mm长方体试件抗折强度的关系如图2所示。以Rf40、Rf160和Rf400分别表示160mm×40mm×40mm长方体试件、160mm×80mm×40mm长方体试件和400mm×100mm×100mm长方体试件抗折强度，图1中Rf40=1.0733 Rf400、图 2中 Rf40=0.9345Rf160，等量代换可得 Rf160=Rf400×（1.0733/0.9345）=1.1485Rf400。普通混凝土抗折强度试验方法中400mm×100mm×100mm长方体试件抗折强度与标准试件的尺寸换算系数为0.85，以Rf表示标准试件的抗折强度，即有 0.85Rf400=Rf。所以 Rf=0.85Rf400=Rf160×（0.85/1.1485）=0.7401Rf160，Rf=0.85Rf400=Rf40×（0.85/1.0733）=0.7920Rf40。即160mm×80mm×40mm长方体试件和160mm×40mm×40mm长方体试件抗折强度值尺寸换算系数分别为0.7401和0.7920，保留两位小数分别为0.74和0.79。

总之，对于不能制作出400mm×100mm×100mm长方体试件的砌块试样，抗折强度采用160mm×80mm×40mm长方体试件时抗折强度值尺寸换算系数为0.74；采用160mm×40mm×40mm长方体试件时抗折强度值尺寸换算系数为0.79。对于能够制作出400mm×100mm×100mm长方体试件的砌块试样，抗折强度试验按普通混凝土抗折强度试验方法中规定执行。

3.3 体积密度

3.3.1 干燥体积密度

图1 160mm×40mm×40mm长方体试件与400mm×100mm×100mm长方体试件抗折强度关系曲线图

从实体2#、7#和8#试样同一砌块上的40mm×40mm×40mm、100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件干燥体积密度分别与160mm×80mm×40mm长方体试件干燥体积密度的实验结果关系可以看出，40mm×40mm×40mm、100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件干燥体积密度与160mm×80mm×40mm长方体试件干燥体积密度的关系系数均接近于1.0，即4种不同尺寸试件的干燥体积密度结果几乎一致。所以，无论采用40mm×40mm×40mm、100mm×100mm×100mm立方体试件、Φ100mm×100mm芯样试件和160mm×80mm×40mm长方体试件中哪种试件，对砌块干燥体积密度试验的结果几乎没有影响，也就是说砌块试样干燥体积密度试验可以直接采用以上4种尺寸试件中的任何一种。

3.3.2 自然干燥体积密度

5种试样的自然干燥体积密度平均值范围为2159～2290kg/m3。

3.4 吸水率

从实体2#、7#和8#试样同一砌块上的40mm×40mm×40mm、100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件分别与160mm×80mm×40mm长方体试件常温吸水率的实验结果关系可以看出，40mm×40mm×40mm、100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件与160mm×80mm×40mm长方体试件吸水率的关系系数分别为1.0516、0.9036、1.0139，也就是同一试样不同尺寸试件吸水率试验结果从大到小依次为40mm×40mm×40mm立方体试件、Φ100mm×100mm芯样试件、160mm×80mm×40mm长方体试件、100mm×100mm×100mm立方体试件。即40mm×40mm×40mm立方体试件吸水率最大，参照相关岩石吸水率试验方法中吸水率试件采用小尺寸立方体试件，故推荐砌块试样吸水率也采用40mm×40mm×40mm立方体试件。

3.5 慢冻试验

图2 160mm×40mm×40mm长方体试件与160mm×80mm×40mm长方体试件抗折强度关系曲线图

几种砌块试样的慢冻试验结果表明：慢冻试验冻融循环次数均达到和超过100次。100次冻融循环试验后重量几乎均未损失，反而部分试件有所增加，抗压强度损失率均未达到25%；4种尺寸试件试验结果之间的关系不是很明显。为了与抗压强度试件保持一致，推荐慢冻试件为：对于不能制作出100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件的砌块试样，慢冻试验试件为40mm×40mm×40mm立方体试件；对于能够制作出100mm×100mm×100mm立方体试件和Φ100mm×100mm芯样试件的砌块试样，根据需要和实际情况选择其中一种试件。与普通混凝土相比，预制混凝土护坡砌块成型拌和物属于干硬性混凝土，流动性相对很小，均匀性较差，所以从同一成品砌块上制取的不同试件的抗压强度有一定的差异，这一点从抗压强度结果中也可看出。这给慢冻试验前冻融试件和对比试件的选取带来困难，很难保证冻融试件与对比试件抗压强度的一致，即使均取自同一砌块。因此，慢冻试验方法是否适用于检验预制混凝土护坡砌块的抗冻性能值得进一步探讨。

3.6 快冻试验

对于能够制作出400mm×100mm×100mm棱柱体试件的砌块试样，快冻试验采用该种尺寸的试件，不能制作时采用160mm×40mm×40mm棱柱体试件并相应的进行结果换算。

对比同一编号试样的快冻和慢冻试验结果，可以看出快冻冻融循环次数明显少于慢冻，这可能是因为快冻试验的降温速度比慢冻试验快，且冻结终了时快冻试验试件的中心温度比慢冻试验低。在试验过程中，检测了冻结终了时400mm×100mm×100mm试件的中心温度，快冻试验比慢冻试验低1℃～2℃。

4 结语

用于试验的预制混凝土护坡砌块试样来源于全国不同产地，试验结果基本全面、客观地反映了国内预制混凝土护坡砌块的质量现状。通过统计分析实验结果，总结了抗压强度、抗折强度、体积密度、吸水率、慢冻试验、快冻试验的试件尺寸。但限于取样范围有限，不能涵盖全国大部分预制混凝土护坡砌块产品，故其合理的性能检验方法还有待大量的试验研究，以致最终出台产品标准来确定